Как безопасно и легко отпаять микросхему от печатной платы

Предполагаемое время чтения: 12 минут

Вы когда-нибудь пытались починить сломанное электронное устройство? Может быть, ваша старая игровая приставка перестала работать, или вышел из строя брелок для автомобильного ключа. Часто проблема заключается всего в одном маленьком черном чипе. Этот чип называется интегральной схемой, или IC. Чтобы починить устройство, нужно снять неисправный IC и установить новый.

Этот процесс называется распайкой. Многим новичкам страшно учиться распаивать микросхемы с печатных плат. Они боятся сжечь зеленую плату. Они боятся сорвать медные контакты. Это реальные риски. Но если использовать правильные методы, то на самом деле это довольно безопасно.

Для этого не нужно быть инженером. Достаточно терпения и нескольких простых инструментов. В этом руководстве мы расскажем вам все. Начнем с основ. Затем покажем вам разные способы удаления различных сколов. Мы будем использовать простые слова и объяснять, почему мы делаем то или иное, а не просто как.

Итак, приготовьте инструменты. Давайте узнаем, как спасти вашу электронику.

Понимание проблемы

Прежде чем приступить к работе, необходимо разобраться с материалом, с которым мы будем работать. Припой — это легкоплавкий металлический сплав, обычно состоящий из олова и других элементов, который используется для создания прочного электропроводящего соединения между выводами компонентов (например, ножками интегральных схем) и медными контактными площадками на печатной плате (PCB).

Чтобы удалить микросхему, необходимо расплавить припой на всех выводах. Если один из выводов останется твердым, микросхема не сдвинется с места. Если тянуть за нее, пока она твердая, вы оторвете медную площадку от платы. После этого плату будет очень сложно починить.

Два главных врага

1. Окисление: Старый припой грязный и серый. Он не плавится легко. Он образует пленку, которая блокирует тепло.
2. Тепловая масса: Некоторые части платы имеют большую толщину. Они очень быстро поглощают тепло. Из-за этого припой быстро остывает.

Мы покажем вам, как победить этих врагов.

Знайте свои чипы (DIP против SMD)

Вам нужно посмотреть на свою плату. Какой тип микросхемы вы удаляете? Существует два основных типа.

Технология сквозных отверстий (DIP)

Это чипы старого типа. Они похожи на насекомых с длинными ножками. Ножки проходят через отверстия в плате на другую сторону. Обычно их паяют снизу.

• Общее название: DIP (двойной линейный корпус).
• Сложность: Средняя. Вы должны полностью очистить отверстие.

Технология поверхностного монтажа (SMD)

Это современные микросхемы. Они плоско лежат на плате. Выводы не проходят через отверстия. Они припаяны к контактным площадкам на поверхности.

• Общие названия: SOIC, QFP, SOP.
• Сложность: Труднее для начинающих, потому что булавки маленькие. Но легче, если у вас есть горячий воздух.

Мы рассмотрим методы для обоих типов.

Набор инструментов для ремонта печатных плат

Невозможно построить дом, имея только молоток. И невозможно отпаять микросхему, имея только дешевый паяльник. Вот список необходимых инструментов.

Необходимые инструменты

1. Паяльник: Вам понадобится утюг с регулятором температуры. Он должен нагреваться как минимум до 400 °C. Широкий наконечник (долотный) лучше, чем заостренный. Широкий наконечник лучше удерживает тепло.
2. Паяльная помпа (помпа для удаления припоя): Этот инструмент использует пружину и вакуум для всасывания горячего припоя. Он издает звук “щелчок”. Отлично подходит для деталей с сквозными отверстиями.
3. Паяльная лента (паяльная тесьма): Это медная веревка. Она действует как губка для жидкого металла. Она очень хорошо очищает колодки.
4. Поток: Это самое важное. Поток — это химический очиститель. Он удаляет оксидную пленку с металла. Благодаря ему припой течет как вода. Без флюса распайка — это кошмар.
5. Станция для переработки горячим воздухом: Это пистолет, который выдувает очень горячий воздух. Это лучший инструмент для SMD-компоненты. Он нагревает все ноги одновременно.

специализированные инструменты (желательно иметь)

1. Припой с низкой температурой плавления (сплав): Такие бренды, как Chip Quik, производят эту продукцию. Она долго остается жидкой при низких температурах. Это просто волшебство для крупных чипсов.
2. Лента Kapton: Это желтая лента, устойчивая к высоким температурам. Ее наклеивают на пластиковые детали рядом с микросхемой, чтобы они не расплавились.
3. Пинцет: Для поднятия горячей микросхемы нужны тонкие изогнутые пинцеты.

Безопасность превыше всего

Припой горячий (350 °C+). Дым вреден для здоровья.

• Воздух: Откройте окно. Или воспользуйтесь вытяжкой. Не вдыхайте белый дым напрямую.
• Глаза: Носите очки. Иногда паяльник может выплевывать горячий припой.
• Свинец: Старые доски содержат свинец. Мойте руки после прикосновения к ним. Не ешьте во время работы.

Этапы подготовки

Не включайте утюг и не бросайтесь на доску. Нужно подготовиться.

Шаг 1: Очистите доску
Использование 99% Изопропиловый спирт (IPA) и старую зубную щетку. Почистите контакты микросхемы. Пыль и жир делают припой липким. Чистый припой лучше плавится.

Шаг 2: Добавьте свежий припой
Это звучит неправильно, верно? Вы хотите удалить припой, а не добавлять его. Но старый припой твердый. Когда вы добавляете свежий припой, он смешивается со старым. Эта новая смесь плавится гораздо быстрее. Поэтому, прежде чем удалять припой, добавьте небольшую каплю нового провода на каждый контакт.

Как удалить микросхемы с проходными отверстиями (DIP)

Мы рассмотрим два лучших способа удаления компонентов со сквозными отверстиями.

Метод A: Метод с использованием отсоса для припоя (насоса)

Это стандартный способ. Он дешевый и эффективный.

• Шаг 1: Запустите насос. Нажмите на поршень вниз, пока он не зафиксируется. Держите его в левой руке.
• Шаг 2: Нагрейте соединение. Держите утюг в правой руке. Поместите наконечник на контакт IC. Убедитесь, что он касается контактной площадки. и штифт.
• Шаг 3: Подождите. Считайте до двух. Необходимо, чтобы тепло проникло через все отверстие. Вы увидите, как припой начнет пузыриться или станет блестящим.
• Шаг 4: Обмен. Эта часть требует быстроты. Держите утюг на штифте. Переместите пластиковый наконечник присоски прямо рядом с утюгом.
• Шаг 5: Сосать. Быстро уберите утюг и немедленно накройте штифт насадкой-присоской. Нажмите кнопку. КЛАК! Вакуум вытягивает припой из отверстия.
• Шаг 6: Проверка. Посмотрите на отверстие. Видно ли через него дневной свет? Возьмите отвертку и осторожно надавите на штифт. Он ослаблен? Если да, перейдите к следующему штифту. Если нет, добавьте свежий припой и попробуйте снова.

Метод B: Метод с использованием иглы из нержавеющей стали

Это старый трюк. Он очень безопасен. Вам понадобится полая игла из нержавеющей стали. Припой не прилипает к нержавеющей стали.

Как отпаять поверхностно-монтируемые интегральные схемы (SMD)

Чипы SMD сложны в обращении, поскольку к их выводам трудно получить доступ по отдельности. Обычно необходимо нагревать весь чип целиком.

Метод A: Метод с использованием тепловой пушки (наилучший для большинства микросхем)

Это профессиональный способ отпайки поверхностно-монтируемых интегральных схем.

• Шаг 1: Щит. Наклейте каптонную ленту на близлежащие пластиковые разъемы. Горячий воздух разрушает пластик.
• Шаг 2: Флюс. Нанесите много флюсового геля на все контакты.
• Шаг 3: Настройки. Установите температуру воздуха на 350–380 °C. Установите среднюю скорость воздушного потока (около 50%). Если скорость воздушного потока слишком высокая, это может привести к выдуванию небольших резисторов с платы.
• Шаг 4: Предварительный нагрев. Не направляйте струю непосредственно на чип. Прогрейте область вокруг него в течение 10 секунд. Это предотвратит тепловой шок.
• Шаг 5: Нагрейте. Теперь наведите на чип. Держите сопло на расстоянии 2 см. Двигайте рукой. Не останавливайтесь на одном месте. Двигайтесь по кругу по краям микросхемы. Необходимо, чтобы все выводы достигли температуры плавления одновременно.
• Шаг 6: Тестирование. С помощью пинцета осторожно подтолкните чип. Он двигается? Не прилагайте силу.
• Шаг 7: Поднимите. Когда чип легко скользит, возьмите его пинцетом и поднимите прямо вверх.

Метод B: Метод “затопления и перетаскивания” (с использованием паяльника)

Если у вас нет горячего воздуха, вы можете использовать этот метод для микросхем с выводами с двух сторон (например, SOP-8).

• Шаг 1: Наводнение. Нанесите на жало паяльника большой кусок припоя.
• Шаг 2: Мост. Проведите утюгом по одной стороне чипа. Соедините все контакты одной большой линией расплавленного припоя. Проделайте то же самое с другой стороны.
• Шаг 3: Качели. Быстро переключайте утюг между стороной A и стороной B. Вы пытаетесь сохранить обе стороны горячими.
• Шаг 4: Нажмите. Когда припой с обеих сторон станет жидким, просто сдвиньте чип с контактной площадки боковой стороной паяльника.

Метод C: Метод Chip Quik (сплав с низкой температурой плавления)

Это самый безопасный метод для дорогих плат или очень больших микросхем с выводами по четырем сторонам (QFP).

• Шаг 1: Флюс. Нанесите флюс на все контакты.
• Шаг 2: Нанесите сплав. Этот специальный припой плавится при температуре всего 60 °C. Нанесите его на все контакты. Смешайте его со старым припоем.
• Шаг 3: Подождите. Поскольку температура плавления очень низкая, припой долго остается в жидком состоянии. Он не затвердевает сразу.
• Шаг 4: Удалите. Теперь, когда все контакты намокли и стали жидкими, вы можете просто стереть чип с платы наконечником паяльника или поднять его пинцетом. У вас есть достаточно времени.
• Шаг 5: Очистите. Перед установкой нового чипа необходимо полностью очистить этот сплав с колодок.

Очистка колодок (финишная черта)

Вы сняли чип! Отличная работа. Но плата выглядит грязной. Контактные площадки неровные и грязные. На них нельзя установить новый микросхему. Необходимо очистить контактные площадки.

Шаг 1: Свежий припой (снова)
Если старый припой высох и стал колючим, добавьте немного свежего припоя на контактные площадки, чтобы они стали влажными.

Шаг 2: Используйте паяльную нить
Именно здесь приходит на помощь паяльная нить.

• Поместите конец медной оплетки на контакты.
• Положите утюг на косу.
• Тепло проходит через оплетку. Припой расплавится и впитается в медные провода.
• Медленно перемещайте косу по подушечкам. Она действует как метла.

Важный совет: Когда закончите, одновременно поднимите утюг и косу. Если сначала поднять утюг, коса мгновенно остынет. Она прилипнет к доске. Если вы ее потянете, то оторвете накладку. Если она прилипла, просто нагрейте ее снова.

Шаг 3: Промывка спиртом
Плата теперь липкая от флюса. Воспользуйтесь изопропиловым спиртом и ватным тампоном или щеткой. Потрите ее, пока она не станет блестящей и чистой.

Устранение распространенных неполадок

Даже у экспертов бывают плохие дни. Вот что может пойти не так и как это исправить.

Проблема 1: “Припой не плавится!”

Это самая распространенная жалоба.

• Причина A: Ваш утюг слишком слабый. Вам нужна большая мощность (ватты), а не только температура.
• Причина B: Наконечник загрязнен (окислен). Припой не может передавать тепло через грязь. Очистите наконечник латунной губкой и облудите его.
• Причина C: Заземляющая плоскость. Штырь соединен с большой площадью медь внутри платы. Эта медь отводит тепло. Решение: сначала нагрейте всю плату горячим воздухом, а затем используйте паяльник.

Проблема 2: “Я оторвал прокладку”.”

Это печально. Это происходит, когда вы вытаскиваете чип до того, как припой 100% станет жидким.

• Исправление: Вам нужно восстановить трассировку. Вам нужно проследить, куда идет медная линия. Используйте тонкий провод (перемычку) для соединения новой ножки микросхемы с этой точкой. Это некрасиво, но работает.

Проблема 3: “Отверстие по-прежнему забито”.”

Вы удалили DIP-чип, но отверстие заполнено припоем. Вы не можете установить новый чип.

• Исправление: Добавьте больше свежего припоя в отверстие. Попытайтесь снова запустить насос.
• Исправление: Во время нагрева проткните его иголкой из нержавеющей стали.
• Исправление: Использовать дрель? Нет! Ни в коем случае не сверлите отверстие. Вы разрушите покрытие внутри отверстия. Две стороны платы потеряют связь.

Продвинутые советы для профессионалов

Если вы хотите стать настоящим мастером по ремонту печатных плат, воспользуйтесь этими советами.

Совет 1: Сила тяжести — ваш друг.
При использовании горячего воздуха или нагревателя держите плату в перевернутом положении (если возможно). Когда припой расплавится, сила тяжести поможет чипу отпасть. Это позволит вам не тянуть слишком сильно.

Совет 2: Прислушайтесь к звуку пайки.
Звучит потрясающе! Но расплавленный флюс издает шипящий звук. Когда шипение прекращается, флюс исчезает. Необходимо добавить еще флюса. Кроме того, расплавленный припой выглядит как зеркало. Твердый припой выглядит как туман. Следите за блеском.

Совет 3: Предварительные нагреватели.
Если вы работаете с материнскими платами, они очень толстые. Небольшого утюга будет недостаточно. Профессионалы используют пластину для “предварительного нагрева”. Она нагревает всю плату до 100 °C снизу. Затем верхнему инструменту нужно проделать лишь небольшую работу. Это гораздо безопаснее для платы.

Выбор правильной температуры

Люди всегда спрашивают: “Какую температуру следует установить?”

Единого ответа нет. Это зависит от типа припоя.

• Свинцовый припой (старый): Плавится при 183 °C. Установите температуру утюга на 350 °C.
• Бессвинцовый припой (новый/RoHS): Плавится при 217 °C. Установите температуру утюга на 380 °C или 400 °C.

Если вы не уверены, начните с 350 °C. Если плавление занимает более 3 секунд, увеличьте температуру до 375 °C. Не превышайте 450 °C, если вы не работаете очень быстро, иначе вы сожжете клей, удерживающий накладки.

Заключение

Научиться отпаивать микросхемы от печатной платы — все равно что научиться ездить на велосипеде. Сначала вы будете шататься. Возможно, вы упадете. Возможно, вы испортите одну или две тренировочные платы. Это нормально.

Не начинайте с вашего дорогого Macbook. Отправляйтесь в центр утилизации. Возьмите старый сломанный роутер или радио. Потренируйтесь снимать каждый чип с этой платы. Попробуйте насос. Попробуйте фитиль. Попробуйте горячий воздух. Узнайте, как течет припой.

Как только вы поймете, как плавится металл, вы обретете уверенность. Вы поймете, что электроника — это не волшебные черные ящики. Это просто детали, соединенные металлом. И у вас есть возможность изменить эти детали.

Помните золотые правила:

1. Не форсируйте события.
2. Используйте флюс.
3. Держите в чистоте.

Теперь вы готовы. Идите и почините что-нибудь!

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Рекомендации блога